Titanium is a silver white transition metal with high specific strength and strong corrosion resistance, widely used in important fields such as aerospace, marine vessels, and petrochemicals. However, the high price of pure titanium has to some extent limited its application in civilian industry. Therefore, titanium is combined with ordinary steel plates to produce titanium/steel composite plates, which not only meet the requirements of strength but also have good corrosion resistance. Ti Fe compounds are easily formed at the interface of titanium/steel composite plates. Currently, there are two main methods to control the formation of Ti Fe brittle phases: one is to increase the intermediate layer, which reduces the diffusion of Fe atoms and lowers the formation of Ti Fe compounds; The second is to suppress the formation of Ti Fe compounds by controlling the generation of interface product TiC. Studies have shown that the order of free energy of interface compounds is TiFe>TiFe2>β - Ti>TiC, tāpēc TiC visvieglāk veidojas saskarnē. Pēc nepārtrauktā un viendabīgā TiC slāņa optimālā biezuma sasniegšanas ir izdevīgi uzlabot kompozītmateriālu plāksnes saķeres izturību, taču to ir grūti kontrolēt praktiskajā rūpnieciskajā ražošanā. Wu Jingyi et al. pētīja dažādu starpslāņu materiālu pievienošanas ietekmi uz titāna/tērauda kompozītmateriālu plākšņu mikrostruktūru un īpašībām, piemēram, Ni starpslāni, Fe starpslāni, Nb starpslāni utt. Yang et al. pētīja, ka dažādos velmēšanas temperatūras apstākļos Ni starpslāņa saskarne neveidoja TiC un TiFe trauslus savienojumus 800 grādu un 900 grādu temperatūrā ar vidējo bīdes spēku attiecīgi 310 MPa un 224 MPa. Xie et al. pētīja Nb starpslāņa ietekmi uz titāna/tērauda kompozītmateriālu plākšņu saskarni dažādos velmēšanas temperatūras apstākļos. Pētījums parādīja, ka pie 800 grādiem un 900 grādiem TiC un TiFe trausli savienojumi neveidojas kompozītmateriālu saskarnē, un vidējā bīdes izturība sasniedza 279 MPa.
Iepriekš minētie pētījumi liecina, ka starpslāņa pievienošana var efektīvi nomākt saskarnes elementu difūziju. Tomēr lielākā daļa iepriekš minēto pētījumu ir balstīti uz laboratorijas eksperimentiem, un izvēlētie dārgie starpslāņu materiāli, piemēram, Ni un Nb, arī ierobežo to rūpniecisko pielietojumu. Šī pētījuma mērķis ir rūpniecisks pielietojums, izmantojot SL3 kā starpslāni, lai pārbaudītu, vai velmēšanas karsēšanas procesā var panākt cietlodēšanas materiāla esamību, un pēc tam ar velmēšanas kompozītmateriālu, lai uzlabotu kompozītmateriālu plāksnes savienojuma izturību. Pamatojoties uz uzņēmuma faktisko ražošanas līniju, pētniecībai tiek izmantots vakuuma velmēšanas process, un sistemātiski tiek pētīta elektromagnētiskā tīrā dzelzs DT4 un amorfā niķeļa bāzes cietlodēšanas materiāla SL3 pievienošanas ietekme uz titāna/tērauda kompozītmateriālu plākšņu mikrostruktūru un īpašībām.
Šajā pētījumā tiek izmantota simetriska sagatavju montāžas metode un sagataves tiek sakrautas atbilstoši "tērauda starpslāņa titāna izolācijas aģenta izolācijas aģenta titāna starpslāņa tērauda" struktūrai. Šī kompozītmateriāla velmēšanas metode var efektīvi novērst kompozītmateriālu plāksnes lieces deformāciju velmēšanas procesā un uzlabot titāna/tērauda kompozītmateriālu plākšņu ražošanas efektivitāti. Lai novērstu saķeri velmēšanas laikā, starp titānu tiek uzlikts starplikas biezums aptuveni 0,3 mm (starplikas tiek izgatavotas, karsējot un sajaucot vieglo magnija oksīdu, ūdens stiklu un polivinilspirtu). Četrpusējā blīvējošā metināšana tiek veikta ar iegremdētā loka metināšanu, un vienā galā velmēšanas virzienā tiek izurbts caurums. Vakuuma veikšanai tiek izmantota pirmā posma vakuumsūkņu grupa, kas sastāv no mehāniskā sūkņa un Roots sūkņa, kā parādīts 1. attēlā. Kad vakuuma pakāpe sasniedz zem 5 Pa, tiek veikta blīvēšana un visbeidzot tā tiek nosūtīta uz tērauda rūpnīcu. ripināšanai. Sagatavi uzkarsē līdz 880 grādiem galda pretestības krāsnī, tur 4 stundas un velmē 16 reizes velmēšanas temperatūrā (850 ± 10) grādi ar kopējo saspiešanas pakāpi aptuveni 90%.
Paraugu ņemšana tiek veikta sagataves vidējā stāvokļa malā, un saskaņā ar GB/T 6396-2008 standartu saliktās plāksnes mehāniskās īpašības tiek pārbaudītas, izmantojot 1. līmeņa precizitātes WAW-600 kW datoru. -vadāma elektroniskā universālā testēšanas iekārta. Bīdes veiktspēju nosaka ar stiepes bīdes metodi. Paraugs tika pulēts un pulēts. Tērauda puse vispirms tika korozija ar 4% slāpekļskābes spirtu, un pēc tam titāna puse tika korozija ar fluorūdeņražskābes, slāpekļskābes un ūdens maisījumu (2:1:17). Interfeisa struktūra tika novērota, izmantojot Axiolab5 (JX32) metalogrāfisko mikroskopu, un kompozītmateriālu plāksnes saskarne un lūzuma virsma tika novērota, izmantojot Axia ChemiSEM LoVac skenējošo elektronu mikroskopu, kam sekoja enerģijas izkliedējošās spektroskopijas (EDS) analīze.
Mehāniskās īpašības
2. tabulā parādītas kompozītmateriālu paneļu mehāniskās īpašības ar dažādiem starpslāņiem. Abu kompozītmateriālu plākšņu bīdes izturība ir lielāka par GB/T 8547-2019 standartā noteikto 140 MPa. Kompozītplāksnes ar starpslāni DT4 bīdes izturība sasniedz 187,4 MPa, bet kompozītmateriālu plāksnes ar SL3 starpslāni bīdes izturība ir 148,6 MPa. Starpslāņa materiālam nav būtiskas ietekmes uz stiepes īpašībām, un trieciena absorbcijas enerģija ir lielāka par GB/T 700-2006 standartā noteikto 27 J. Trieciena absorbcijas enerģija, pievienojot DT4 starpslāņa kompozītmateriālu plātnes pamatni, ir nedaudz zemāka nekā pievienojot SL3 starpslāņa kompozītmateriālu plātni. Divu veidu kompozītmateriālu plāksnēm tika veikta lieces pārbaude (iekšējā liece par 180 grādiem, ārējā liece par 105 grādiem), un plaisas netika konstatētas.
Mikrostruktūra
2. attēlā parādīta kompozītmateriālu paneļu saskarnes mikrostruktūra ar dažādiem starpslāņu materiāliem. 2. attēlā (a) parādīta kompozītmateriālu plāksnes saskarnes mikrostruktūra ar pievienotu DT4 starpslāni. Graudu struktūra pie pamatslāņa ir sloksnes formas, galvenokārt sastāv no ferīta un perlīta. Tomēr DT4 starpslāņa graudu izmērs ir nevienmērīgs, tikai daži mazi graudi un rupji graudi ir ferīts. Plastiskums un stingrība ir vāja, un šajā vietā tas ir pakļauts lūzumam bīdes spēka ietekmē. 2. attēlā (b) ir parādīta kompozītmateriālu plāksnes saskarnes struktūra ar pievienotu SL3 starpslāni. Pamata slānis galvenokārt sastāv no perlīta un ferīta, un tērauda pusē ir dekarbonizācijas slānis, kura platums ir aptuveni 50 μm. Titāna pusē ir izveidota caurspīdīga pelēka melna difūzijas josla, un titāna pusē struktūra ar diametru aptuveni 80 μm ir stieņa formas. Tā kā Fe ir stabils - Ti elements, Fe izšķīdināšana Ti samazina Ti eitektoīdās pārejas temperatūru, un fāze veido kodolu un, atdzesējot, aug, veidojot - fāzi. Saskaņā ar 1. tabulu sviestmaižu materiāla SL3 oglekļa saturs ir salīdzinoši augsts, proti, 0,06%. C elementa difūzija, visticamāk, veidos TiC slāni, un biezāks TiC slānis samazinās saskarnes savienojuma stiprību.
